0.13微米闪存工艺平台开发与优化研究

作     者：孙士祯 

作者单位：复旦大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡光喜;韩永召

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：NOR Flash 工艺 开发 隧道氧化层 

摘      要：近些年来,随着家用电器、个人电脑、照相机以及智能掌上移动设备等产品的快速增长,IC产业几乎融入了人们生活的方方面面。其中不挥发存储器因为具有断电下可靠的数据保持性能,得到了飞速的发展。进入21世纪以来,随着制造工艺的不断革新,不挥发存储器的存储容量已经突破了千兆大关,其市场占有率接近半导体产业的半边天。作为不挥发存储器家族中的佼佼者,闪存（Flash）存储器可谓如日中天,从几万字节的NOR型flash到几十千兆字节的NAND型flash,产品种类可谓琳琅满目,大有一统存储器天下之势。 本人有幸参加了0.13微米NOR flash工艺库开发的整个过程,结合工作实践,对其工艺平台的开发作了全方面且有针对性研究。 首先,文章概述了不挥发存储器的发展史以及种类,通过各种存储器结构、特性的比较,明确0.13微米NOR flash的开发的方向。接着从器件结构入手,通过物理结构与等效电容模型来量化分析器件的特性;同时通过从原理上解析flash常用的两种编程、擦除工作机制来讨论0.13微米NOR flash器件的工作模式与性质,从而定义出工艺平台开发的目标与验证标准。 工艺平台的建立与优化是文章的重点。在以0.13、0.18微米CMOS逻辑电路设计规则的基础上,将flash工艺特有的隔离、线宽修正以及边界定义等方面做了充分研究,建立了一套完整的0.13微米flash的设计规则库;而后通过充分探讨了工艺中存在的各种利弊因素,建立了最佳的流程框架,以达到简洁、高效且可靠工序的目的。隧道氧化层是flash器件工作的核心,其质量决定了工艺开发的成败。在比较分析业界相关成果的基础上,结合实际情况讨论出最佳的解决方案;同时依据确立的方案,通过对实验结果的论证,对隧道氧化层加以工艺条件和工序的优化和调整,最后从物理形貌和电学特性两个角度验证了方案的可行性和可靠性。 最后,对闪存器件的可靠性做了分类性讨论,通过对0.13微米flash的抗干扰性、耐久性与数据保持性的验证,肯定了整个工艺平台的设计与优化的研究成果,完全可以应用于实际工程中。